[0001] La présente invention a trait au domaine de la synthèse organique. En particulier,
elle concerne un procédé de préparation d'esters et thioesters optiquement actifs
de structure nouvelle. Il s'agit de dérivés de l'acide cyclogéranique, ou cyclothiogéranique
de formule

dans laquelle le symbole X sert à désigner un atome d'oxygène ou de soufre, R représente
un reste aryle et l'astérisque définit un centre de chiralité de configuration (R)
ou (S).
[0002] De tels esters se sont révélés être des auxiliaires précieux pour la synthèse de
nombreux dérivés possédant une isomérie optique définie et dont les caractères organoleptiques
en font des ingrédients parfumants ou aromatisants de choix. Il est apparu en effet
que nombreux sont les composés qui, selon leur isomérie optique, présentent une différence
de comportement marquée quant à leurs propriétés odorantes ou aromatisantes; certains
composés pouvant être même inodores dans l'une des structures isomériques et odorants
puissants dans l'autre.
[0003] Dans bien des cas, les méthodes de résolution des composés racémiques ne sont guère
satisfaisantes, voire elles ne peuvent s'appliquer aux différents cas à l'examen,
et, quoiqu'il en soit, elles ne sont pas économiquement avantageuses, permettant tout
au plus l'isolation de 50% de l'isomère actif présent dans le mélange racémique.
[0004] C'est la raison pour laquelle il devient indispensable de pouvoir disposer de voies
de synthèse énantiosélectives permettant la préparation d'isomères optiques purs ou,
tout au moins, ayant une haute teneur en l'énantiomère désiré.
[0005] La présente invention apporte une solution à ce problème. Le procédé qu'elle définit
est basé sur l'observation fortuite que les énolates des esters racémiques de formule

dans laquelle X et R ont le sens défini plus haut, pouvaient être soumis à une protonation
énantiosélective aisée par traitement avec un réactif chiral donneur de protons, par
exemple le (1R, 2S)-2-(N-méthyl-N-isopropylamino)-1-phénylpropan-1-ol ou son isomère
(1S, 2R). On pouvait ainsi obtenir les esters ou thioesters (I) avec un haut degré
d'énantiosélectivité. Or, ces esters ou thioesters se sont révélés être des matières
premières chirales appropriées pour la préparation de divers composés optiquement
actifs, utiles tout aussi bien pour l'industrie des arômes et de la parfumerie que
pour l'industrie pharmaceutique. A titre d'exemple on peut citer l'α-damascone [voir
demande de brevet européen N° 326'869], l'acide cyclogéranique, l'α-cyclocitral ou
encore la forskoline.
[0006] Le procédé de l'invention est caractérisé en ce qu'on traite un énolate de formule

dans laquelle la ligne ondulée désigne une liaison C-O ou C-S de configuration cis
ou trans, et Me définit un métal alcalin, de préférence le lithium, avec un réactif
chiral donneur de protons constitué par une hydroxy-amine de formule

dans laquelle R⁰ et R¹ pris séparemment définissent chacun un radical alkyle ou aralkyle,
linéaire ou ramifié, ou l'un des deux représente un atome d'hydrogène et l'autre un
radical alkyle tel que défini ci-dessus, ou pris conjointement ils représentent un
radical cycloalkyle, et hydrolyse ensuite le mélange réactionnel pour fournir le (S)-,
respectivement (R)-ester ou thioester désiré de formule

respectivement

Comme indiqué plus haut, R sert à définir un radical aryle, substitué ou non. Il
s'agit par exemple d'un phényle, substitué par exemple par un ou plusieurs restes
alkyles comme le 2,6-diméthyl-phényle ou le p-chlorophényle, ou d'un naphtyle.
[0007] Les énolates de formule (II), utilisés comme produits de départ dans le procédé décrit
plus haut, peuvent être obtenus aisément par traitement d'un ester de l'acide cyclogéranique
ou cyclothiogéranique de formule

dans laquelle X et R ont le sens indiqué plus haut et R désigne de préférence le reste
phényle, 2,6-diméthylphényle, p-chlorophényle ou naphtyle, au moyen d'une base forte
tel un alkyl-lithium. A cet effet, le n-butyl-lithium est employé de préférence.
[0008] L'obtention de ces énolates peut se faire conformément à la méthode générale décrite
dans la demande de brevet européen N° 326'869. Elle sera décrite dans le détail dans
les exemples qui suivent.
[0009] Selon une variante, les thioénolates de départ peuvent être obtenus à partir d'un
cétène de formule

par traitement de ce dernier avec un sulphure lithié d'aryle en présence d'une source
de protons chirale (R*OH). Une telle variante peut être illustrée par le schéma que
voici :

A titre de source de protons chiral on utilisera les mêmes dérivés de l'éphédrine
que ceux mentionnés plus haut. La réaction procède par addition lente du sulphure
d'aryle sur le cétène, formation du complexe constitué par l'énolate ainsi formé en
combinaison avec le dérivé d'éphédrine choisi, suivie de la régénération de ce dernier
avec formation graduelle du thioester désiré.
[0010] En tant que réactif chiral donneur de protons on peut employer la l-éphédrine, ou
(1R, 2S)-2-(méthylamino)-1-phénylpropan-1-ol, le (1R, 2S)-2-(diméthylamino)-1-phénylpropan-1-ol,
le (1R, 2S)-2-(isopropylamino)-1-phénylpropan-1-ol, le (1R, 2S)-2-(N-méthyl-N-isopropylamino)-1-phénylpropan-1-ol,
ou leurs isomères (1S, 2R).
[0011] La première série de composés donnera accès aux thioesters ou esters (I) sous forme
énantiomérique (S), tandis que l'utilisation d'un réactif chiral de configuration
absolue (1S, 2R) permettra l'obtention de ces mêmes esters ou thioesters sous forme
d'énantiomères (R), et ce avec un très haut niveau d'énantiosélectivité, proche en
effet de 100%.
[0012] Ces composés peuvent être préparés à partir de l'éphédrine, produit de départ économique
aisément disponible sur le marché.
[0013] C'est ainsi que le l-2-(N-méthyl-N-isopropylamino)-1-phénylpropan-1-ol peut être
obtenu à partir de l-éphédrine par condensation au moyen d'acétone dans l'éthanol,
suivie de réduction au moyen de NaBH₄, tandis que le 1-2-(isopropylamino)-1-phénylpropan-1-ol
est obtenu par voie analogue à partir de l-noréphédrine suivant J. E. Saavedra [J.
Org. Chem.
50, 2271 (1985)].
[0014] Les autres réactifs chiraux donneurs de protons à structure analogue peuvent être
préparés par des méthodes similaires.
[0015] L'hydrolyse du mélange réactionnel obtenu peut s'effectuer au moyen d'une solution
aqueuse acide, par exemple à l'aide d'un acide protique dilué, tel l'acide chlorhydrique
ou sulfurique ou par traitement, soit avec une solution aqueuse de chlorure d'ammonium,
soit avec un hydroxyde alcalin, de préférence à une température inférieure à la température
ambiante.
[0016] Sous leur forme énantiomérique pure, les thioesters de l'invention représentent des
entités chimiques nouvelles et à ce titre ils constituent également un des objets
de l'invention.
[0017] Grâce au procédé de l'invention nous pouvons disposer ainsi de produits de départ
dont le caractère chiral leur confère des propriétés utiles pour la préparation de
composés finaux optiquement actifs.
[0018] A titre d'exemple nous indiquons ci-après le schéma de conversion du phényl-cyclothiogéraniate
en l'acide cyclogéranique, α-damascone et α-cyclocitral, étant entendu que les procédés
illustrés ici pour les dérivés (S) peuvent s'appliquer indifféremment à l'une ou l'autre
des formes énantiomériques.
a) H₂O₂; LiOH, EtOH aq., 80°, 30min
b) LiAlH₄, Et₂O, 20°, 1h
c) (COCl)₂, NEt₃, DMSO, -70° → 20°, 2 h, puis H₂O₂ 70%, 20°, 30 min
d) chlorure d'allylmagnésium, LDA, THF, 35°, 1 h
e) TsOH (cat.), toluène, 20°, 15h.
[0019] Selon une variante du procédé de l'invention on utilisera une quantité de réactif
chiral donneur de protons inférieure à la quantité stoechiométrique et la réaction
de protonation énantiosélective pourra être complétée par l'adjonction d'un réactif
achiral approprié donneur de protons.
[0020] La présente invention a également pour objet l'utilisation, à titre d'ingrédients
parfumants, des esters de formule

dans laquelle R² désigne un reste alkyle inférieur de C₁ à C₃ et l'astérisque désigne
un centre de chiralité de configuration (R) ou (S), ainsi que de (+)-α-cyclogéraniate
de méthyle.
[0021] Parmi les esters de formule (III) figurent également certains composés de structure
nouvelle. Il s'agit tout particulièrement des énantiomères de formule

dont le composé racémique est décrit dans le brevet US N° 4,113,663.
[0022] Nous avons observé, tout comme dans le cas du composé de formule

qu'il existait une différence marquée, quant à leurs propriétés odorantes, entre le
dérivé racémique et les énantiomères optiquement actifs correspondants et que de ce
fait ces esters peuvent constituer des ingrédients parfumants de choix dont l'emploi
se justifie de plein droit. Tout particulièrement nous avons pu établir que le (+)-α-cyclogéraniate
de méthyle développe au mieux les caractères odorants plaisants propres à cet ester.
Il possède en effet un caractère fleuri, damasconé avec un côté fruité-cassis qui
peut se combiner harmonieusement avec bon nombre de constituants majeurs de la parfumerie,
aussi bien de la parfumerie alcoolique que fonctionnelle.
[0023] De préférence il est adapté à la préparation de compositions parfumantes de type
fruité, fleuri, rosé, boisé, épicé, chypre ou hespéridé par exemple. Le (+)-α-cyclogéraniate
de méthyle est employé de préférence à raison de 0,1 à 5, voire 10% environ par rapport
au poids de la composition dans laquelle il est incorporé. Des proportions supérieures
à 10% peuvent être également considérées, en particulier lors de la préparation de
bases ou coeurs pour parfums. Des proportions inférieures à 0,1% peuvent être également
envisagées, notamment lors du parfumage de produits tels que savons, détergents ou
produits cosmétiques par exemple.
[0024] Le (-)-α-cyclogéraniate de méthyle développe par contre un caractère métallique,
camphré-menthé.
[0025] L'invention est illustrée de manière plus détaillée par les exemples suivants dans
lesquels les températures sont indiquées en degrés centigrades et les abréviations
ont le sens usuel dans l'art.
Exemple 1
(-)-(S)-2,6,6-triméthyl-cyclohex-2-ène-1-carbothioate de phényle
[0026] Une solution de 10 g (38,4 mmoles) de (±)-2,6,6-triméthyl-cyclohex-2-ène-1-carbothioate
de phényle (= cyclothiogéraniate de phényle rac.) dans 250 ml de tétrahydrofuranne
a été refroidie à -100/-110° (éther et azote liquide), puis traitée avec une solution
de butyl-lithium 1,92 M dans l'hexane (30 ml; 57,7 mmoles) pendant 10 min à une température
inférieure à -100°. Le mélange réactionnel a été ensuite maintenu sous agitation pendant
2 h à -105°/-100° et une solution de (-)-N-isopropyléphédrine [(1R, 2S)-2-(N-méthyl-N-isopropylamino)-1-phénylpropan-1-ol]
(15,90 g; 76,8 mmoles) dans 20 ml de THF y a été ajoutée à -100° pendant 25 min. La
température a été maintenue à -102°/-100° pendant 1 h puis augmentée à -10° (25 min)
et le mélange a été ensuite versé dans une solution aqueuse à 5% de NaOH et extrait
à l'éther.
La phase organique a été lavée successivement avec de l'eau, une solution aqueuse
à 5% de HCl, puis encore avec de l'eau et une solution aqueuse de NaHCO₃, suivie d'une
solution aqueuse de NaCl et séchée avec du Na₂SO₄. L'évaporation de l'excès de solvent
et une distillation dans un four à boules (130°/6,6 Pa) ont permis l'obtention de
8,33 g (83%) de (-)-(S)-2,6,6-triméthyl-cyclohex-2-ène-1-carbothioate de phényle ayant
une pureté de ≧ 97% et 99% ee; [α]²⁰
D = -421° (CHCl₃, c = 0,04).
Les phases aqueuses acides combinées ont été traitées avec une solution à 10% de KOH/H₂O,
extraites à l'éther et distillées pour fournir 12,51 g (98%) de (-)-N-isopropyléphédrine.
Le carbothioate de phényle obtenu présentait les caractères analytiques suivants.
IR : 2970, 1705, 1480, 1440, 930 cm⁻¹
RMN(¹H, 360MHz:) : 0,96(3H, s); 1,05(3H, s); 1,21(1H, m); 1,79(3H, large s); 1,91(1H,
m); 1,98-2,18(2H, m); 2,86(1H, large s); 5,64(1H, large s); 7,38(5H, s) δppm.
SM : 151(13), 123(100), 109(12), 107(10), 91(9), 81(33).
Lorsqu'on remplace dans le procédé indiqué ci-dessus la (-)-N-isopropyléphédrine par
son énantiomère (+)-N-isopropyléphédrine, on obtient le (+)-(R)-2,6,6-triméthyl-cyclohex-2-ène-1-carbothioate
de phényle avec une pureté ≧ 95% et 99% ee.
[α]²⁰D = +406° (CHCl₃, c = 0,03).
Les thioesters ainsi obtenus ont été utilisés pour la préparation des composés suivants,
selon le schéma réactionnel indiqué plus haut.
Acide (-)-(S)-2,6,6-triméthyl-cyclohex-2-énylcarboxylique :
[α]²⁰
D = -314° (CHCl₃, c = 0,07).
Acide (+)-(R)-2,6,6-triméthyl-cyclohex-2-énylcarboxylique :
[α]²⁰
D = +312° (CHCl₃, c = 0,05).
(-)-(S)-2,6,6-Triméthyl-cyclohex-2-ène-1-méthanol :
[α]²⁰
D = -133° (CHCl₃, c = 0,007).
(-)-(S)-α-Cyclocitral :
[α]²⁰
D = -743°.
(-)-(S)-α-Damascone :
[α]²⁰
D = -490°.
Exemple 2
(-)-(S)-2,6,6-Triméthyl-cyclohex-2-ène-1-carbothioate de phényle (conditions stoechiométriques)
[0027] Une solution de thiophénol (1,47 g; 13,33 mmoles) dans 10 ml de THF contenant un
cristal de 1,10-phénanthroline a été traitée à environ 35-40° avec une solution 1,60
M de butyl-lithium (8,35 ml; 13,33 mmoles) jusqu'à ce que la solution devienne violette.
La solution a été décolorée par l'addition d'une goutte de (-)-isopropyléphédrine,
diluée avec 40 ml de THF, refroidie à -55° et traitée ensuite avec 2 g (13,33 mmoles)
de (±)-2,6,6-triméthyl-cyclohex-2-ényl-cétène. 2,76 g (13,33 mmoles) de (-)-isopropyléphédrine
dans 5 ml de THF ont ensuite été ajoutés au mélange à -55° pendant 3 h au moyen d'une
pompe à seringue et le tout a été versé dans une solution aqueuse à 5% de NaOH, puis
extrait à l'éther.
La phase organique a été lavée avec de l'eau, une solution d'HCl à 5%, suivie d'une
solution aqueuse saturée de NaHCO₃, une solution aqueuse saturée de NaCl et enfin
séchée.
Par distillation dans un four à boules (130°/6,6 Pa) on a obtenu 2,90 g (rend. 84%)
de (-)-(S)-2,6,6-triméthyl-cyclohex-2-ène-1-carbothioate de phényle ayant 95% ee.
Exemple 3
(-)-(S)-2,6,6-Triméthyl-cyclohex-2-ène-1-carbothioate de phényle (conditions catalytiques)
[0028] Une solution de 0,322 g (0,67 mmoles) de (-)-isopropyléphédrine, dans 5 ml de THF
contenant un cristal de 1,10-phénanthroline a été traitée avec une solution de 1,60
M de butyl-lithium (0,42 ml; 0,67 mmoles) jusqu'à ce que la solution devienne violette
brillante. Après addition de la première goutte de thiophénol (0,055 g; 0,05 ml) dans
0,2 ml de THF, la solution redevient incolore. Elle a été ensuite diluée avec 35 ml
de THF, refroidie à -27° et traitée avec 2 g (13,33 mmoles) de 2,6,6-triméthyl-cyclohex-2-ényl-cétène.
Au mélange réactionnel on a ensuite ajouté à -27°, à l'aide d'une pompe à seringue,
en 3 h, une solution de thiophénol (1,35 g; 1,25 ml) dans 5 ml de THF. Une fois soumis
aux traitements usuels, le mélange a fourni 2,88 g (rend. 86%) du thioester désiré;
89% ee.
Exemple 4
(-)-(S)-2,6,6-Triméthyl-cyclohex-2-ène-1-carbothioate de phényle
[0029] Une solution de (±)-2,6,6-triméthyl-cyclohex-2-ène-1-carbothioate de phényle (1,0
g ; 3,8 mmoles) dans 40 ml de THF a été refroidie à -100°/-110° et traitée avec une
solution 1,54 M de butyl-lithium dans l'hexane (3,7 ml ; 5,7 mmoles). L'opération
a lieu pendant 10 min à une température inférieure à -100°, puis le mélange a été
maintenu sous agitation à -105°/-100° pendant 2 h. Une solution de (-)-N-isopropyléphédrine
(0,398 g ; 1,9 mmoles) dans 3 ml de THF a été ajoutée au mélange (20 min) à -100°
et à cette température on a additionné 0,777 g (58 mmoles) de phénylacétone dans 5
ml de THF (40 min). Après avoir été maintenue à environ -102°/-100° pendant 75 min,
la température a été graduellement augmentée à -80° (40 min), puis, après réchauffement
jusqu'à -10°, le mélange a été versé sous vigoureuse agitation dans une solution aqueuse
à 5% de NaOH et extrait à l'éther. La phase organique a été lavée successivement avec
de l'eau, une solution aqueuse à 5% d'HCl, encore de l'eau, une solution aqueuse saturée
de NaHCO₃ et enfin une solution aqueuse de NaCl. Après séchage sur Na₂SO₄ et évaporation
on a effectué une distillation dans un four à boules (T = 80-150°/4 x 10² - 6,6 Pa)
pour fournir 0,810 g (rend. 81%; pureté > 98%; ≧ 98% ee).
Exemple 5
(+)-(R)-α-Cyclogéraniate de méthyle
[0030] On a chargé sous azote un réacteur muni d'un agitateur par l'addition de 0,98 g (5,83
mmoles; ee ≧ 97%) d'acide (R)-α-cyclogéranique, 0,97 g (7 mmoles; 1,2 éq.) de K₂CO₃
anhydre, 0,44 ml (7 mmoles) d'iodure de méthyle et 25 ml d'acétone.
On a ensuite chauffé à reflux la suspension obtenue pendant 1,5 h et, après refroidissement
à température ambiante, on l'a versée dans une solution aqueuse à 5% de NaOH. Le mélange
de réaction a été extrait trois fois au pentane, trois fois à l'eau et enfin lavé
avec une solution aqueuse saturée de NaCl.
Après séchage sur Na₂SO₄, suivi d'évaporation on a soumis le produit à distillation
dans un four à boules [T = 100°/6,6 x 10² Pa] pour fournir 0,92 g (rend. 87%) de (+)-(R)-α-cyclogéraniate
de méthyle (ee ≧ 97%).
[α]²⁰
D = +308° (CHCl₃, c = 0,006).
Lorsque, dans le procédé ci-dessus, on remplace l'acide (R)-α-cyclogéranique par son
isomère (S) correspondant on obtient le (-)-(S)-α-cyclogéraniate de méthyle (ee 99%).
[α]²⁰
D = -312° (CHCl₃, c = 0,006).
L'acide α-cyclogéranique, utilisé comme produit de départ, dans le procédé ci-dessus
a été préparé ainsi.
Un mélange de 3,80 g (14,62 mmoles) de (S), ou respectivement (R)-2,6,6-triméthyl-cyclohex-2-ène-carbothioate
de phényle, 30 ml d'éthanol, 1,84 g (43,85 mmoles) de LiOH dans 9 ml d'eau a été chauffé
à reflux et 9,95 ml de H₂O₂ à 30% y ont été ajoutés dans un intervalle de 30 min.
Le chauffage a été maintenu pendant 1 h, puis le mélange a été refroidi à 20°, acidifié
avec de l'HCl aq. conc./glace et saturé avec du NaCl. On a ensuite extrait à l'éther
et la phase organique a été lavée avec une solution de NaCl, 10% NaHCO₃ et à nouveau
avec une solution aqueuse saturée de NaCl, puis séchée.
Par évaporation et distillation au four à boules (T = 140°/0,5 x 10² Pa) on a obtenu
les acides désirés.
(-)-(S) : [α]²⁰
D = -314° (CHCl₃, c = 0,03);
par cristallisation dans l'éther de pétrole on a obtenu un produit ayant [α]²⁰
D = -314°(EtOH, c = 0,07) ; 98% ee.
(+)-(R) : [α]²⁰
D = +312° (CHCl₃, c = 0,05) ; 98% ee.
Exemple 6
[0031] On a préparé une composition parfumante de base de type fleuri-herbacé en mélangeant
les ingrédients suivants (parties en poids) :
Ingrédients |
Parties en poids |
Bergamote synth. |
140 |
Cedroxyde ® 1) |
40 |
Citral |
60 |
Citronellyle nitrile |
10 |
Coumarine |
60 |
Exaltex ® 2) |
50 |
Essence de lavande |
60 |
Lilial ® 3) |
180 |
Lyral ® 4) |
60 |
Mayol ® 5) |
110 |
Essence de narcisse synth. |
20 |
Essence de patchouli |
40 |
Rose synth. |
100 |
Vertofix ® 6) coeur |
40 |
Total |

|
1) origine : Firmenich SA; 9,10-époxy-1,5,9-triméthyl-1,5-cyclododecadiène. |
2) origine : Firmenich SA; cyclopentadécanolide. |
3) origine : Givaudan-Roure; 2-méthyl-3-(4-ter-butyl-1-phényl)-propanal. |
4) origine : IFF; 4-(4-hydroxy-4-méthylpentyl)-3-cyclohexène-1-carbaldéhyde. |
5) origine : Firmenich SA; cis-7-p-menthanol. |
6) origine : IFF; 1-(2,6,6,8-tétraméthyl[5.3.1.01,5]undéc-8-én-9-yle)-1-éthanone. |
Lorsqu'on ajoute à 97 parties en poids de la composition de base ci-dessus, 3 parties
en poids de (+)-α-cyclogéraniate de méthyle, le caractère naturel aromatique et fleuri
de la composition s'en trouve renforcé. L'adjonction à la composition de base d'une
même quantité de (-)-α-cyclogéraniate de méthyle produit par contre un effet négatif
sur la note fleurie-fruitée qui disparait en faveur de l'apparition d'un caractère
herbacé-métallique et camphré.